JPH04506049A - 車両サスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 車両サスペンション装置 本発明は車両サスベンジジン装置、特にアクティブサスペンション装置を有する 車両のサスベンジタンシステムに使用される装置に関する。

欧州特許出１ｉＥＰ−Ａ−０１１４７５７には、車両の車輪（バネ上質量）をそ の車体（バネ上質量）に取り付ける油圧アクチュエータの形状をしたサスペンシ ョン装置を有するアクティブサスペンション装置を備えた陸用車両が開示されて いる。サスベンジジン装置は、車両の速度、横及び縦加速度を表す信号により修 正可能な車両運動の上下揺れ（ｈｅａｖｅ）　、縦揺れ（ｐｉｔｃｈ）　、横揺 れ（ｒｏｌｌ）、ねじれ（ｗａｒｐ）のモードを表す信号で制御されており、所 望の乗り心地や車両姿勢を提供するものである。前記モード信号は、車両の所定 位置に設けられた所定の変換器により生成される。

米国特許出願ＵＳ−Ａ−４７６１０２２にも、車両に取り付けられたステアリン グ角度及びヨー角速度センサーを備えた同様の制御装置が開示されており、これ らセンサーからの信号は車両のステアリング特性の制御に使用されている。

現在まで、このような様々なアクティブサスペンション装置が考案されており、 これら既存の装置は、多数の変換器等などの車両全体からの信号がマイクロプロ セッサ等の単一の共通処理手段において集中的に処理されることを共通の特徴と しており、前記変換器からの信号は、該信号に応じて前記サスペンション装置に 制御信号を送出し、サスベンジジン装置の必要な制御を行う前記処理手段へと出 力される。

本発明に係る車両サスベンジジン装置は、車両のバネ上質量に対するバネ上質量 のうち少なくともその一部を支持し、車両姿勢に関する複数の可変パラメータか ら生成される信号に応答するアクチュエータと、前記信号の少なくとも一部を処 理する信号処理手段とを有する。

従って、本発明のサスペンション装置によれば、信号処理はサスベンジジン装置 でローカルに実行できるため、該サスペンション装置と中央処理手段間の信号送 信量が減少し、また逆に、必要なワイヤや光学リンク等の通信リンクの数等を減 らすことが可能となる。

アクティブサスペンション装置を備えた車両では、通常、例えばサスペイジョン 装置の負荷を測定するロードセル、記装置の変位量を測定する変換器、記装置に 懸架されたホイル・ハブアセンブリの垂直加速度を測定する加速度測定手段等の 各サスペンション装置に接続された局部変換器に応じたパラメータが用いられて いる。従って、本発明に係るサスベンジジン装置を備えた車両においては、車両 動作に関するパラメータを監視する局部変換器で生成された信号は該サスペンシ ョン装置の処理手段で処理され、一方ヨー角速度センサー、ステアリング角度セ ンサー、車両速度、横・縦加速度センサー等のその他の変換器で生成された信号 は集中処理される。必要があれば、中央処理手段からサスペンション装置の処理 手段へ信号を送信し、処理手段の処理結果を補正することもできる。

本発明のサスペンション装置によれば、この装置を使用している車両では必要信 号送信が減少するため、高い信頼性が得られるという利点があり、また送信量が 減少することにより、上記のように必要配線量が減少し、この結実装置の小型化 、軽量化が可能となるという利点もある。更に、本発明のサスベンジジン装置で は該装置の局部診断テストが可能であり、上記の車両診断を簡略化できる。

本発明の好適な実施例を図面を用いて以下に説明する。図において、第１図は、 本発明で使用する油圧アクチュエータの側面図である。

第２図は、本発明に係る分散型（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）アクティブサスペン ション装置の概略図である。

第３図は、本発明に係るサスベンジ四ンユニットの実概略図である。

第４図は、本発明に係るデジタル制御プロセッサへの実施例を示す概略図である 。

第５図は、本発明に係る中央制御プロセッサへの入力を示す概略図である。

第６図は、本発明に係る中央制御プロセッサユニットの構造を示す概略図である 。

第７図は、中央制御プロセッサで考慮する車体に作用する４つのモード力を示す 概略図である。

第１図には、例えば欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０１１４７５７に開示されているア クティブ車両サスペンションシステム用の、例えば英国特許出願番号８８２７７ ４５．４に開示されている油圧アクチュエータサスペンション装置が示されてい る。前記装置は、ホイル・ハブアセンブリとの接続用シリンダ１から伸びた接続 ロッド２を有するピストン（不図示）を内蔵したシリンダ１を備える複動式アク チュエータで構成されている。該装置にはさらに、油圧液を記ピストンの両側に 印加させてシリンダ１内のピストンを動作させる弁３を備えている。このサスペ ンション装置は、上記英国特許出願番号８８２７７４５．４に詳細に開示されて いるためここではその詳細についての説明は省略する。

シリンダ１は、シリンダ１と車体１０との間に作用する力を測定するロードセル ６を備えており、該装置は弾性（ゴム）アイソレータ一部材５と、ロードセル６ とアイソレータ一部材５の間に配置されたマイクロプロセッサの形状をした処理 手段４を介して該車両に接続されている。また、前記装置はシリンダ１内のピス トンの変位量を監視する変位量変換器７と、該装置に懸架されたホイル・ハブア センブリの垂直加速度を監視する加速度計８が接続されている。変換器６．７． ８からの信号と、場合によっては局部あるいは遠隔の不図示の変換器からの信号 とは装置の配線を経て処理手段４に出力され、該車両のサスペンション装置全て に共通の中央処理手段（図示せず）からの信号と一緒に該処理手段で処理され、 弁３用の制御信号が出力され、車両のサスペンション特性が制御される。

上記の装置では、車両のバネ上質量と装置に懸架されているバネ上質量間に作用 する力はロードセル変換器６で測定されるが、装置内の摩擦が比較的低ければ、 ロードセルを使用する必要がなくなり、また該装置のシリンダ内の圧力差から必 要な力信号が生成されるので、装置は実質的に必要力測定変換器（ｎｅｃｅｓｓ ａｒｙ　ｆｏｒｃｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）として機能 する。

更に、処理手段４と共にシリンダ１に直接固定された変換器としては、ロードセ ル６のみが示されているが、例えば加速度計８等の変換器も同様に取り付は可能 であり、処理手段４への接続部分の長さを短くできるという利点がある。

本発明によれば、構成部品を高密度で比較的安価なグループに構成する生産に極 めて適したアクティブサスペンションシステムを得ることが可能となり、各グル ープは自立交換可能ユニット（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌ ｅ　ｕｎｉｔ）として実装することができる。各グループ構成は、ライン交換ユ ニット（ｌｉｎｅ　ｒｅｐｌａｃｅａｂｌｅ　ｕｎｉｔ）（ＬＲＵ）として知ら れている。ＬＲＵは、十分な試験と個別較正が可能となるよう設計されていなく てはならない。アクティブサスベンジジンシステムは分散処理能力を有している ため、本発明によれば各ＬＲＵ間の通信を最小とするシステムが可能となる。

本発明は、４つの異なる種類からなる７個のＬＲＵで構成されたシステムを備え ている。前記構成の好適な実施例を第２図に示す。該システムは、４つの類似ア クチュエータアセンブリ２１．２２．２３．２４と、油圧液リザーバ（ｒｅｓｅ ｒｖ。

ｂ）及びポンプアセンブリ２５と、中央制御及び表示アセンブリ２６と、油圧液 供給制御弁アセンブリ２７とから構成される。以上は本発明の好適な１実施例で あるが、前記ＬＲＵのうち少なくとも二個のＬＲＵを単一アセンブリとして組み 合わせ可能である。

本発明の好適な実施例を構成する各ＬＲＵを以下に説明する。

第３図には、アクチュエータアセンブリの概略図が示されている。アクチュエー タアセンブリは、デジタル制御プロセッサ３０と、電気油圧式サーボ弁（ＥＨ３ Ｖ）アセンブリ３１と、油圧ラム３２と、アクチュエータ位置変換器３３と、線 形加速器３４と、ロードセル３５とから構成される。本発明の実施例においては 、該油圧ラム３２は第１図を参照にすでに上述したものと同様のものであり、英 国特許出願番号８８２７７４５．８に開示されている通りである。油圧ラム３２ は車両のバネ上質量に直接取り付けられているのではなく、該油圧ラムと車両の 該バネ上質量の間に位置するアイソレーター３６と接続している。前記油圧ラム ３２は、車両のホイル・ハブアセンブリからシャーシへと伝わる全ての衝撃を完 全に防ぐことができるほど迅速に動作できないため、本発明の好適実施例ではア イソレータを備えている。

車両のホイル・ハブアセンブリの概略図を第３図の３７に示す。

第３図から明らかなように、２本の油圧ラインがＥＭＳＶ３１に接続している。

油圧液供給ライン３８は、圧力の印加によりＥＨ３Ｖ３１に油圧液を供給する。

一方、油圧液リターンライン３９はＥＨ５Ｖからの油圧液を還流させる。

第３図から分かるように、アクチュエータ位置変換器３３、線形加速器３４、ロ ードセル３５で行なった測定の結果は、接続ライン４０．４１．４２を経てデジ タル制御プロセッサ３０へと送られる。通常、これらの接続は電気接続であるが 、等測的光ファイバリンク接続でも可能である。

デジタル制御プロセッサ３０は、リンク４３を経てアクティブサスペンションシ ステムの中央制御プロセッサと接続している。リンク４３は高速シリアルリンク （ｓｅｒｉａｌ　１ｉｎｋ）である。

デジタル制御プロセッサ３０は、油圧ラム３２への油圧液供給制御を行うよう該 ＥＨ３Ｖ３１を制御する。油圧液は、２本の油圧供給ライン４７．４８を経て油 圧ラム３２のピストンのいずれか一方の側へ供給される。該ＥＨ３Ｖは、前記供 給ライン４８あるいは４７のいずれか一方を、常に圧力が加えられた油圧液供給 ライン３８または油圧液リターンライン３９のいずれかに接続するよう制御され る。このように、該油圧ラム３２の動作は、容易に制御可能である。

第４図にデジタル制御プロセッサ３０の内部構成（ｉｎｔｅｒｎａｌ　ａｒｃｈ ｉｔｅｃｔｕｒｅ）を示す。前記デジタル制御プロセッサ３０は、８チヤネルア ナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）５０と、２チヤネルデジタル・アナログ変換 器５１と、データメモリ５２　（ＥＥＦＲＯＭ）の不揮発性セグメントと、高速 シリアルチャネル５３と、不揮発性実行可能セグメントプログラムメモリ（ＥＦ ＲＯＭ）５４と、低速シリアルチャネル（Ｒ３２３２ポート５５で表す）と、８ チヤネルデイスクリート出カボート５６と、８チヤネル入力ポート５７から構成 される。構成部分は全て高速デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）５８にインタフ ェースされている。

ここで、該Ｒ９２３２リンクはアクティブサスペンションシステムの動作モード では使用されない。該Ｒ８２３２リンクは、システム内に異常が発生し、調整を 必要とする場合に保守コンピュータがＥＥＦＲＯＭ５２内に記憶されている診断 メツセージの診断を実行するために設けられている。

本発明に係る中央制御及び表示アセンブリ（第２図の２６で表示）を第５図に示 す。該アセンブリは、横加速度計６０と、縦加速度計６１と、ヨー角速度変換器 ６２と、油圧液圧変換器６３と、ステアリングラック位置変換器６４と、表示ユ ニット６６と、中央制御プロセッサユニット６６とから構成される。

縦加速度計６１は、車体の主軸と平行方向の車両加速度を測定する。横加速度計 ６０は、シャーシの主軸と直角方向の車両加速度、即ち車両がコーナーを走行す る際に受ける加速度を測定する。ラック位置変換器６４は車両のステアリングラ ックの位置を測定して車両のステアリング角度を判別する。ヨー角速度変換器６ ２は、コーナー走行の際に発生する回転運動のように、車両平面に垂直な軸を中 心とする車両の回転運動の速度を測定する。液圧変換器６３は、アクティブサス ペンションシステム内の油圧液の圧力を測定する。センサー６０〜６４は全て、 測定されたパラメータに対応した信号を複数の接続リンク６７〜７２を介して中 央制御プロセッサユニット６６へと送信する。中央制御プロセツツサユニット６ ６は、制御信号を制御ライン７２〜７５を介して４つのアクチュエータアセンブ リに出力する。各アクチュエータアセンブリは、第３及び第４図を参照しながら 上述したものとほぼ同一であり、アクチュエータアセンブリを各々車体のコーナ ーに取り付けるのが好ましい。

さらに、中央制御プロセッサユニットもライン７６を介して信号を送り、加圧さ れた油圧液のアクチュエータへの供給を制御する。第２図にはまた、上記の制御 リンクも示されている。

第６図は、同図に示されている中央制御プロセッサユニットの内部構造の概略図 である。図に示すように、中央制御プロセッサユニット６６は、８チヤネルアナ ログ・デジタル変換器８０と、２チヤネルデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ） ８１と、８チヤネルデイスクリート入力ラツチ８２と、８チヤネルデイスクリー ト出力ラツチ８３と、データメモリ（ＥＥＦＲＯＭ）８４の不揮発性セグメント と、プログラムメモリ（ＥＦＲＯＭ）８５の不揮発性セグメントと、高速シリア ルチャネル８６と、Ｒ３２３２ポート８７で示された低速シリアルチャネルとか ら構成される。上述の構成部分は全て高速デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）８ ８とインタフェースしている。センサー６０〜６４からのアナログ信号は、８チ ヤネルアナログ・デジタル変換器８０によりデジタル信号に変換される。その後 、中央制御プロセッサユニットがこの入力を処理し、前記中央制御プロセ・ンサ ユニットは車両状態表示コンソール６５へ出力される制御信号と出力信号を作成 する。

多種の車両パラメータを要求どおりに車両状態表示コンソールに表示することが 可能となる。

アクチュエータアセンブリ同様、Ｒ５２３２ポート８７経由で保守コンピュータ を該プロセッサに接続することにより中央制御プロセッサユニットの保守を行う ことができる。

第２図に示されているように、フィルタ処理された油圧液を圧力をかけて逆流防 止弁経由で油圧液供給ラインに送出し、アクチュエータアセンブリ２１．２２． ２３．２４へと分配するにはリザーバとポンプアセンブリが必要となる。説明の ため、リザーバ内の油圧液は気圧下にあり、またポンプは車両のエンジンで駆動 されるものとする。ポンプは内蔵圧力制御回路を有し、流体供給ライン内の圧力 をほぼ一定に保つのが好ましい。作業モデルでは、通常の供給圧力は１７５バー ルに設定している。

油圧液給制御弁アセンブリ２７は、ソレノイド弁及び供給圧力変換器を有してい る。ソレノイド弁は油圧液供給及びリターンライン間に接続されており、付勢さ れない限り油圧液供給ラインをリターンラインに直接接続するよう構成されてい る。すなわち、ソレノイド弁が付勢されない限り、あるいは付勢されるまでサス ペンションシステムを低圧に保持するよう構成されている。油圧液供給圧力変換 器は油圧液供給ラインに油圧接続されている。圧力変換器からの測定信号は中央 制御・表示アセンブリに送られる。中央制御・表示アセンブリ２６はアセンブリ 内のソレノイド弁を直接制御する。

上記の油圧ラムは等種型ラムあるいは非等積省エネルギー型ラムでもよく、従来 技術で説明されたものあるいは所定の電気油圧機器でもよい。

油圧ラムと車両のバネ上質量間に挿入されたロードセルが図示されており、この ロードセルはピストンのいずれか一方の側に印加される油圧を監視する２つの圧 力変換器で構成してもよい。圧力変換器を用いた場合、デジタル制御プロセッサ が変換器を監視し、ラムに加わったロードの推定値をめるために該圧力変換器の 出力信号を用いるように前記制御ソフトウェアを修正する。上述のような油圧ラ ムのシリンダに該垂直加速度計が取り付けられている様子が図示されている。

該垂直加速度計は、車両のホイル・ハブアセンブリに取り付けて使用してもよい 。

しかしながら、本発明の構成によれば単一小型アクチュエータアセンブリの製造 が容具になるため、加速度計を油圧ラムのシリンダに取り付ける方が好ましい。

このような構造では、ピストンロッドよりもシリンダに取り付けたアイソレータ が必要となる。

ディストリビュータ−システムのハードウェアについて説明してきたので、この ハードウェアの制御を行うソフトウェアについて説明をする。

各アクチュエータの制御に用いるアルゴリズムは、４つの独立した（コーナー） スプリングとダンパをシミュレートしたものである。プロセッサは補正済み負荷 項ＦＣを算出する。

ＦＣ−Ｆｒ　＋　Ｍｍ、ＤＤＸＵ　＋　ＰＳＰ、Ｘｒ＋　Ｆｃｏｒここで、ＦＣ はシミニレ−ジョンで用いる補正済み負荷、Ｆｒは測定負荷、 ＤＤＸＵは測定垂直ハブ加速度、 Ｘｒは測定アクチュエータ位置、 Ｍｇはハブ質量に比例したパラメータ、Ｐｓｐは受動スプリング補正パラメータ 、Ｆｃｏｒは取り込み力補正項（ｉｍｐｏｒｔｅｄ　ｆｏｒｃｅ　ｃｏｒｒｅｃ ｔｔｏｎ　ｔｅｒｍ）である。

受動スプリング補正パラメータは、アクチュエータアセンブリをスプリングに平 行に取り付けたときに必要となるもので、スプリングを軽てシャシに伝達される 負荷は測定されない。前記アルゴリズムでは、受動スプリング補正がアクチュエ ータ毎に独立して行われ、アクチュエータ間には、例えば受動アンチロールバー などによる交差カップリングがないものと仮定している。

該力補正項は、車体に伝わる未測定の負荷、例えば力測定手段を備えていない経 路を経て伝達される負荷や、サスベンジ目ン形状の不完全な部分から伝わってく る一般的な負荷を打ち消す際に必要である。また、測定すべきではなく、自動車 に一般的に用いられている機械的サスペンションシステムの不完全な特性によっ て生じ、サスペンションユニットで測定される力を、前記力補正項で打ち消す。

このようなシステムでは、車両のタイヤに作用する横方向の力がサスペンション リンケージのサスペンションアームを中心としたモーメントを形成し、力の一部 はアクチュエータを経て伝達される。アクチュエータは、このような負荷でたわ むことがあってはならない。

速度パラメータは、補正済み負荷項から以下のようにめられる。

ＤＸＣ−（ＩＣＣ９）−１，（ＦＣ−ＫＯ８，Ｘｄ）ここで、ＤＸＣは速度パラ メータ、 （Ｉ　ＣＣ９）　−１は疑似減衰の逆数、ＫＯ２は疑似剛性である。

前記速度プロセッサが要求する油圧ラムの平均速度をゼロに維持するため速度パ ラメーターを高域フィルタ処理する。この結果、所定期間の間アクチュエータの 実効変位量はゼロとなる。単極高域フィルタ処理を行うための簡略アルゴリズム を以下に示す。

ＤＸｃｌ　−ＤＸｃｌ　＋　Ｋａｌ、（ＤＸｃ　−ＤＸｃｌ）ＤＸｃｈ　−ＤＸ ｃ　−ＤＸ ここで、ＤＸｃｈは高域フィルタ処理された速度パラメータ、ＤＸｃｌは低域フ ィルタ処理された速度パラメータ、Ｋｓｌは低域フィルタ定数である。

シミュレートされたサスペンションの性能は、バネ下質量慣性速度に比例した速 度パラメータを前記速度パラメータに加えることにより向上する。サスペンショ ンシステムにおけるバネ下質量とはホイル・ハブアセンブリである。バネ下質量 慣性速度の推定値は、ハブ加速度計からの出力を積分することによりめられる。

スケールドニ極高域フィルタ（ｓｃａｌｅｄ　ｔｗｏ　ｐｏｌｅ　ｈｌｇｈ　ｐ ａｓｓ　ｒｌｌｔｅｒ）を積分エレメントとして用いることで、変換器のオフセ ット値を推定値から取り除く。ここで用いらるアルゴリズムは以下の通りである 。

ＤＸｕ−Ｋｖｌ、ＤＸｕ　＋Ｋｖ２．　（ＤＤＸｕ　＋ＤＤＸｕｌ　−２，Ｘｕ ）Ｘｕ　−Ｘｕ　＋Ｋｖ３．　ＤＸｕ ＤＤＸｕｌ　讃ＤＤＸｕ ここで、ＤＸＵは推定ハブ慣性速度、 ＸＵは推定ハブ慣性位置、 ＤＤＸＵ１　は前回の反復から保持されたままのハブ加速度、Ｋｖｌ、　Ｋｖ２ 　及びＫｖ３　はフィルタ定数である。

第３図に示すように、アクチュエータのシリンダに垂直加速度計を取り付けた場 合、アクチュエータ速度の推定値をとり込むようハブ速度の推定値を修正しなく てはならない。アクチュエータ速度の推定値は、算出された要求アクチュエータ 速度を換算するかあるいは測定されたアクチュエータ位置を微分することにより めることができる。微分が好ましい場合、アクチュエータ速度の推定値は以下の アルゴリズムでめられる。

ＤＸｒ　−ＫＸｌ、　ＤＸｒ　＋　ＸＸ２．　（Ｘｒ　−Ｘｒｐｐ）ここで、Ｄ Ｘ「は推定アクチュエータ速度、Ｘ「は測定アクチュエータ位置（現在）、Ｘｒ ｐは測定アクチュエータ位置（前回）、Ｘ　ｒｐｐは測定アクチュエータ位置（ 前前回）、ＸＸ１．　ＸＸ２はフィルタ定数。

前記フィルタ定数ＫＸ２と慣性速度推定器の換算とが一致しなくてはならないと いうことを変換器の精度を考慮しながら留意する必要がある。

このように、前記制御プロセッサはアクチュエータの要求速度をサスベンジ薔ン シュミレーションからめ、次のように表すことができる。

ＤＸｄ　−Ｑｊ、　（ＫＵ、ＤＸＵ　＋　ＤＸｃｈ）ここで、Ｄｘｄは要求シミ ュレーシッン速度、ＫＵはバネ下質量速度重量、 Ｑｊは「バンプストップ」重量である。

項Ｑｊを本発明の実施例では用いているが、発明の必須要件ではない。項Ｑｊは 、速度要求の重み付けを行い、アクチュエータが伸縮範囲の限界域に近づくにつ れて速度要求を減少させる。このようにして、油圧ラムにおける突発的な動作の 中断を防ぐ。

上述のように、アクチュエータユニットからは、平均してゼロとなる速度信号が 出力される。つまり、油圧ラムの平均変位量は所定期間の間ゼロとなる。中央制 御アセンブリは、車両に加わる動的負荷、すなわち、コーナリング走行時、加速 時、減速時などに生じる負荷を打ち消すよう実効位置を変化させる機能を有して いる。アクチュエータの要求位置は、前記中央制御アセンブリから受けとる。

この要求位置は、位置誤差制御ループを備えたモデルアクチュエータのシュミレ ーションにおいて用いられる。このときのアルゴリズムは以下の通りである。

ＤＸｂ　−Ｋｂ、（Ｘｂ　−Ｘｐ’） Ｘｂ　−Ｘｂ　＋　Ｉｇｎ、ＤＸｂ ここで、ＤＸｂはオフセット速度、 ｘｂはオフセット位置、 Ｘｐ゛は要求平均アクチュエータ位置、Ｋｂは位置誤差ループゲイン、 Ｉｇｎはアクチュエータゲインと同等な値である。

要求アクチュエータ速度と位置は以下のようにめられる。

ＤＸｏ　−ＤＸｄ　＋　ＤＸｂ Ｘｏ　−Ｘｄ　＋　Ｘｂ アクチュエータ及びこのアクチュエータの電流増幅器は、温度やその他の外部要 因の関数となる小オフセット値を有している。ゼロ速度要求にもとづきアクチュ エータ速度がゼロとなる場合、前記バイアス用の追加項が必要となる。バイアス の推定値は、要求アクチュエータ位置と測定アクチュエータ位置との差を以下の ように積分することによりめられる。

Ｘｃ　−Ｘｃ＋　Ｋｃ　、　（Ｘｏ　−Ｘｒ）ここで、Ｘｃはバイアスの推定値 、 Ｋｃは積分定数である。

積分定数は、サスペンションのシミュレーションに悪影響を及ぼさない程度の小 さな値でなければならない。実施例では、車両が直線路を走行する場合のみアル ゴリズムを実行する。

油圧ラムの性能も油圧液供給圧力で若干左右される。特にアクティブサスペンシ ョン車両では性能変化の程度が太きばらつく場合があり、供給圧力の変化に伴う 油圧ラムの性能の変動を係数を用いて最小限にする必要がある。使用される係数 は中央制御アセンブリから送られてくる。従って、電流増幅器入力端子の最終的 な値は以下のようにめられる。

ＰＲ４ａｃｔ、　［Ｇｆ、ＤＸｏ　＋　Ｇｄ、　（Ｘｏ　−Ｘｒ）］　＋　Ｘｃ ここで、Ｇｒは前進ループゲイン、 Ｇｄはフィードバックループゲイン、 Ｘｒは測定アクチュエータ位置、 ＰＲｆａｃｔは供給圧力補正係数である。

本発明のサスペンションシステムでは、電流増幅器に印加される電圧はアクチュ エータの速度に対応したものである。

次に中央制御及び表示プロセッサの機能について説明する。中央制御及び表示ア センブリ（ＣＣＤＡ）で使用されるプロセッサは、７つの機能を有しており、こ の機能の中には運転者表示のフォーマット、装置全体とその構成部品の動作およ び忠実度の監視動作も含まれている。しかしながら、本発明ではアクティブサス ペンションシステムの制御のみを取り上げているため、プロセッサが実行し、ま た車両のサスペンションシステムの制御に直接影響を及ぼすアルゴリズムについ ての説明は省略する。

従来のアクティブサスペンションシステムとは異なり、中央制御プロセッサは、 車両のアクチュエータと平行配置されたスプリングで吸収される未測定の負荷を 補償するために測定負荷を補正する必要がない。つまり、未測定負荷は各アクチ ュエータ制御プロセッサにおいてすでに考慮（ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ）されてい るからである。

本発明の中央プロセッサはモード座標で動作する。第７図は、中央プロセッサが 分析する４つのモード負荷を示す図である。中央プロセッサは、上下揺れ（４ａ ）、縦揺れ（４ｂ）、横揺れ（４ｃ）、ねじれ（４ｄ）の４つのモードで車両に 加わる力の判断（ｃｏｎｓｉｄｅｒ）を行う。これらの力の算出法は一般的なも のであり、トヨタ自動車株式会社名義の欧州特許出願番号０２３６９４７等の出 願書類に開示されている。

ここで、中央プロセッサはモード負荷補正項の算出を行う。モード負荷補正項は 車両運動時に車両に加わるモード負荷に対応しており、負荷とは車両のコーナー 走行時、加速、減速時等に車体が受けるものである。モード負荷補正項は以下の ように計算される。

［Ｆｃｒ＋＋　１−　［Ｐｉｎ］　、［Ｙｅ］　＋　［Ｐａｅｌ　、（ｋｐ）　 ＋［Ｋｔ　］　、　［Ｔｘｍコ　、［Ｘｂ］上記の等式で使用される記号は次の ように定義する。

［Ｆｃｒｍ］はモード力補正ベクトル、［Ｙｅ］はベクトルの移項、 ［ｎｘ＋、ｎｘ−、ｎｙ、Ｄｒｌにおいて、ｎｘは車両の縦加速度、 ｎｙは車両の横加速度、 Ｄｒは車両のヨー角速度である。

［Ｘｂ　］は位置オフセットベクトル、［Ｋｔ　］はタイヤ／アイソレーター剛 性の対角行列、［Ｐｉｎ］は慣性補正係数の行列、 ［Ｐａｅｌは空力係数ベクトル、 ［Ｔｘ■］は位置モード変換行列、 ｋｐは車両の動的圧力である。

アルゴリズムでは、横加速度ｎ’ｓ縦加速度ｎｘ、ヨー角速度Ｄｒの作用による 車両への負荷を算出しているのが分かる。また、プロセッサは、車両アイソレー タのタイヤが吸収する負荷の演算も行っている。実施例では、アクティブサスペ ンションシステムは車両表面を流れていく空気の動的圧力を測定する手段も有し ており、実施例においては、中央制御プロセッサが車両の空力的負荷の演算を行 う。

モード補正ベクトルは以下のように、アクチュエータ座標へ変換可能である。

［Ｆｃｒｌ　＝　［ＴＸＣ］　、［Ｆｃｒｉコ［Ｆｃｒｌはアクチュエータ力補 正ベクトル、［Ｆｃｒｓ］はモード力補正ベクトル、［Ｔ　ｘｅ］は位置モード 変換行列である。

サスペンション装置が、コーナースプリングやダンパではなく、「モードにおけ る」スプリング及びダンパのシミュレーションを行わなくてはならない場合、ア クチュータ補正項の算出前に、アクチュエータ力補正ベクトルに追加項を加算す る必要がある。コーナーユニットはコーナースプリング及びダンパを考慮したも のであり、負荷補正ベクトルである。このため、車両サスペンション全体が所望 の疑似モードスプリングやダンパに応じて動作するようコーナープロセッサが必 要とするアクチュエータの速度を調整しなくてはならない。ここで、補正項を等 測的な負荷と実際の負荷との差分として以下のように算出する。

［Ｆ　ｃｒ”　コ　−　（［ＩＣｃｓｌ−１，［ＴＸＣ］、　［ＩＣ８］、　［ Ｔｒｓｌ−［Ｉ］　）、［Ｆｃｌ このとき、［Ｆｃｒ”］は］付加アクチュエータ力補正ベクトル［Ｆｃｌは上記 に説明した補正「コーナーユニットル、ＣＴｆ■〕はカモード変換行列、 ［Ｔｘｃｌは位置アクチュエータ変換行列、［ＩＣｃｓｌは疑似アクチュエータ 減衰の対角線行列、 ［Ｉ　Ｃｓ　］は疑似モード減衰の対角線行列、［１］はユニット行列である。

なお、付加アクチュエータ力補正ベクトルは重み付は行列と補正アクチュエータ 力との積であると考えられる点に注意する必要がある。ここで、重み付は行列の 係数は定数である。係数の演算は一度だけでよく、このため補正項は以下のよう になる。

［Ｆｃｒ”　］　−［Ｗｒｃ〕、［ＦＣ］また、［Ｗｒｃ］　−［ＩＣｃｓｌ　 −１，［Ｔｘｃｌ　、［ＩＣｓ］、［Ｔｒｓｌ−［１コ 通常、追加補正項は、疑似アクチュエータ減衰係数を適切に設定したにも拘らず 必要な疑似減衰特性が得られない場合にのみ重要となる。項を加える必要がある 場合、サスペンションの安定性は、測定負荷の増加にたいする検出から反応まで の伝達遅延に左右されることになる。追加力補正項が必要なシステムでは、追加 補正項をローパスフィルタでフィルタ処理することにより安定性を改善すること が可能である。ここで、項は疑似ばね主質量固有振動数でのみ重要となる点に着 目する必要がある。また、３Ｈｚの固有振動数を備えた単極ローパスフィルタ（ 各アクチュエータに対して１個）を使用することも可能である。類似のローパス フィルタに関する等式はすでに明細書で論じているため説明を省略する。

アクチュエータ補正項は以下のように計算され、所定のアクチュエータコントロ ーラに出力される。

［Ｆｃｏｒ　］　−［Ｆｃｒコ　＋　［Ｆｃｒ”］各アクチュエータへと送出さ れる要求平均アクチュエータ位置の最終ベクトルは実質的に３つのエレメントで 決まる。第一のエレメントは、個別の疑似アクチュエータ剛性を平均アクチュエ ータ位置要求から引いたものであり、これにだいし、第二のエレメントは、上述 したように疑似モード剛性に相当する運動である。

また、第三のエレメントは、上記のように動的負荷をオフセットするのに必要な 動きである。修正したベクトルは次のように定義される。

［Ｔｆ曙］はカモード変換行列、 ［Ｔｘｃｌは位置アクチュエータ変換行列、［ＩＣｃｓｌは疑似アクチュエータ 減衰の対角線行列、 ［ＩＣ８］は疑似モード減衰の対角線行列、［Ｉ］はユニット行列である。

なお、付加アクチュエータ力補正ベクトルは重み付は行列と補正アクチュエータ カとの積であると考えられる点に注意する必要がある。ここで、重み付は行列の 係数は定数である。係数の演算は一度だけでよく、このため補正項は以下のよう になる。

［Ｆｃｒ’　］　−［Ｗｆｃｌ　、［Ｆｃ　］また、［Ｗｒｃコー［Ｉ　Ｃｃｓ ］−１，［Ｔｘｃｌ　、ＣＩ　Ｃｓ　］　、［Ｔｆｍｌ＝［■］ 通常、追加補正項は、疑似アクチュエータ減衰係数を適切に設定したにも拘らず 必要な疑似減衰特性が得られない場合にのみ重要となる。項を加える必要がある 場合、サスペンションの安定性は、測定負荷の増加にたいする検出から反応まで の伝達遅延に左右されることになる。追加力補正項が必要なシステムでは、追加 補正項をローパスフィルタでフィルタ処理することにより安定性を改善すること が可能である。ここで、項は疑似ばね上質量固有振動数でのみ重要となる点に着 目する必要がある。また、３Ｈｚの固有振動数を備えた単極ローパスフィルタ（ 各アクチュエータに対して１個）を使用することも可能である。類似のローパス フィルタに関する等式はすてに明細書で論じているため説明を省略する。

アクチュエータ補正項は以下のように計算され、所定のアクチュエータコントロ ーラに出力される。

［Ｆｃｏｒ　］　＝　［Ｆｃｒ］　＋　［Ｆｃｒ”］各アクチュエータへと送出 される要求平均アクチュエータ位置の最終ベクトルは実質的に３つのエレメント で決まる。第一のエレメントは、個別の疑似アクチュエータ剛性を平均アクチュ エータ位置要求から引いたものであり、これにたいし、第二のエレメントは、上 述したように疑似モード剛性に相当する運動である。

また、第三のエレメントは、上記のように動的負荷をオフセットするのに必要な 動きである。修正したベクトルは次のように定義される。

［Ｘｐ’　］　−Ｋｂ−１，（［ＩＣｃｓｌ　、［Ｋｃｓｌ　−［Ｔｘｃｌ　。

［Ｉ　Ｃｓ　］　、［Ｋｓ　］　、［Ｔｘｍ］　）、［Ｘｄｌ　＋　［Ｘｐコこ のとき、［Ｘｐ’］は要求平均アクチュエータ位置の修正ベクトル、［Ｘｐ　］ は要求平均アクチュエータ位置のモードベクトル、［Ｘｄ、］はアクチュエータ モード位置ベクトル、［ＩＣｃｓｌは疑似アクチュエータ減衰の対角線行列、［ Ｋｃｓｌは疑似アクチュエータ剛性の対角線行列、［Ｋｓ　］は疑似モード剛性 の対角線行列、［Ｔ　ｘｃｌは位置アクチュエータ変換行列、［Ｔｘｍ］は位置 モード変換行列、 Ｋｄはアクチュエータ位置誤差ループゲインである。

要求アクチュエータ位置は、疑似剛性及び減衰量を考慮しながら、アクチュエー タ補正項で判断する。

要求アクチュエータ位置の修正ベクトルは以下のように表すことができる。

［Ｘｐ’］　−［Ｗｘｃｌ、［Ｘｄｌ　＋　［Ｘｐコまた、［Ｗｘｃｌ　−Ｋｄ −１，（［Ｉ　Ｃｃｓ］　、［Ｋｃｓｌ　−［Ｔｘｃｌ　、［Ｉ　Ｃｓコ−［Ｋ ｓ　］　、　［Ｔｘ＊コ　）、　［Ｘｄ　〕　＋　［Ｘｐ］［Ｗｘｃｌの係数は 定数であり、演算可能であることが分かる。

上記は本発明の好適な実施例を明確に説明したものである。本発明は、ユニ、ッ ト全体に分散制御システムを装備した複数の独立ユニットから構成され、複数の ユニットが、サスペンションシステムのアクチュエータへと出力される制御信号 を実際に演算するアクティブサスペンションユニットを提供することにある。

７タシ／ 〆ぞノ ／２りＪ ／２り（ と 国際調査報告　ｅｌｒＴ＃！Ｑ　Ｏｎ／ｎｎＱ’１ｌＰＣＴ／ＧＢ　％１００９ ３１ 国際調査報告 ＧＢ　９０００９３１

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．車両のバネ下質量に対するバネ上質量の少なくとも一部を支持し、車両の動 作に関する複数の可変パラメータ値から生成される信号に応答するアクチュエー タと、少なくとも前記信号の一部を処理する信号処理手段とを有することを特徴 とする車両サスペンション装置。
2. ２．請求項１記載の装置において、前記アクチュエータが油圧ピストン及びシリ ンダアクチュエータであることを特徴とする車両サスペンション装置。
3. ３．請求項２記載の装置において、前記処理手段が、前記アクチュエータのシリ ンダと、該アクチュエータを車体に接続させている弾性アイソレーター部材との 間に設けられていることを特徴とする車両サスペンション装置。
4. ４．請求項１及至３記載の少なくとも１つのサスペンション装置を有する車両に おいて、車両動作に関するパラメータを監視する局部変換器から生成される信号 は該サスペンション装置の処理手段によって処理され、一方、他の同様な変換器 から生成される信号は集中処理されることを特徴とする車両サスペンション装置 。
5. ５．車体に対する車輪及びハブアセンブリの変位量を制御する車両サスペンシヨ ン装置において、アクチュエータ手段と、該アクチュエータ手段を車体に取り付 ける取り付け手段と、該アクチュエータ手段を車両のホイル・ハブアセンブリに 取り付ける取り付け手段と、該アクチュエータ手段がホイル・ハブアセンブリと 車体の双方に取り付けれている場合に該アクチュエータ手段を介してホイル・ハ ブアセンブリから車体に伝達される力を測定する測定手段と、該アクチュエータ 手段の伸張及び／または収縮を測定する測定手段と、該測定手段で生成された信 号を処理し、これに応じて該アクチュエータ手段の伸張及び／または収縮を制御 する制御手段とから構成されることを特徴とする車両サスペンション装置。
6. ６．請求項５記載の車両サスペンション装置が、前記制御手段に接続され、車両 に設けられた１つもしくは複数の制御機器からの信号受信に使用可能な入力手段 をさらに有し、前記制御手段は該入力手段から受信する信号に応じて、前記アク チュエータ手段へ送られる制御信号の修正を行うことを特徴とする車両サスペン ション装置。
7. ７．請求項５または請求項６記載の車両サスペンション装置において、車体に向 かう方向及び車体から遠ざかる方向のホイル。ハブアセンブリ加速度を測定する 手段をさらに有することを特徴とする車両サスペンション装置。
8. ８．請求項５及至７のいずれかに記載の車両サスペンション装置が、前記測定手 段及び／または車両の装置を制御する前記制御手段からの信号を出力する出力手 段をさらに有することを特徴とする車両サスペンション装置。
9. ９．請求項５及至８のいずれかに記載の車両サスベンション装置が、前記装置の 動作に関する情報を記憶し、装置の動作不良を検出する診断手段による診断を受 けることがあるメモリ手段をさらに有することを特徴とする車両サスペンション 装置。
10. １０．図面を参照して上記に開示された実施例と実質的に同一な車両サスペンシ ョン装置。
11. １１．車両に加わる力を測定する測定手段と、車両の加速度を測定する測定手段 と、車両のバネ上質量とホイル・ハブアセンブリとの間で動作する複数のアクチ ュエータ手段と、該測定手段から受信した信号に応じて該アクチュエータ手段の 伸縮を制御する制御手段とから構成される車両サスペンション装置において、該 制御手段は、該測定手段が生成した選択信号に基づいて車両のサスペンションを 制御する１個のプロセッサと、それぞれ該アクチュエータ手段に接続され、該測 定手段が生成し選択信号に基づいて接続された各アクチュエータ手段の動きを制 御する制御信号をそれぞれ生成するその他の複数のプロセッサとを備えることを 特徴とする車両サスペンション制御システム。
12. １２．請求項１１記載の車両サスペンション制御システムにおいて、車両の加速 度を測定する前記測定手段は、車両の主軸と平行方向の車両加速度を測定する手 段と、該主軸と直角方向の車両加速度を測定する手段とを有することを特徴とす る車両サスベンション制御システム。
13. １３．請求項１１または請求項１２記載の車両サスペンション制御システムが、 車体の任意の一点を中心とした車体の回転速度を測定する測定手段をさらに有す ることを特徴とする車両サスペンション制御システム。
14. １４．請求項１１及至１３記載のいずれかに車両サスペンション制御システムに おいて、車体に加わる力を測定する前記手段が、各アクチュエータを経て車体に 伝達される力を測定する手段と、各アクチュエータの伸縮を測定する手段と、車 両のバネ上質量に対するバネ下質量の加速度を測定する手段とから構成されるこ とを特徴とする車両サスペンション制御システム。
15. １５．請求項１４記載の車両サスペンション制御システムにおいて、接続された アクチュエータ手段を経て車両に伝達される力に相当する前記測定手段からの信 号と、前記接続されたアクチュエータ手段の収縮及びまたは伸張に相当する前記 測定手段からの信号とに基づいて、前記アクチュエータ手段に接続された前記プ ロセッサが該アクチュエータ手段の伸縮を制御することを特徴とする車両サスペ ンション制御システム。
16. １６．請求項１５記載の車両サスペンション制御システムにおいて、車体へ向か う方向及び／または車体から遠ざかる方向における該アクチュエータ手段に接続 されたホイル・ハブアセンブリの加速度に相当する前記測定手段からの信号に基 づいて前記アクチュエータ手段に接続された前記プロセッサが該アクチュエータ 手段の伸縮を制御することを特徴とする車両サスペンション制御システム。
17. １７．請求項１６記載の車両サスペンション制御システムにおいて、前記測定手 段から受信した車両の縦加速度、横加速度及び／またはヨー角速度に相当する信 号に基づいて信号を生成する該車両サスペンション制御システムのプロセッサか ら受信した信号に基づいて前記アクチュエータ手段に接続された前記複数プロセ ッサのそれぞれが前記プロセッサが生成する前記複数の制御信号を変更すること を特徴とする車両サスペンション制御システム。
18. １８．請求項１１及至１７のいずれかに記載の車両サスペンション制御システム において、該制御システムの動作に関する情報を記憶し、また前記各プロセッサ が、該車両サスペンションシステムの故障を検出する診断手段による診断が可能 なメモリ手段をさらに有することを特徴とする車両サスペンション制御システム 。
19. １９．添付図面を参照して上記に開示された実施例と実質的に同一な車両サスペ ンションシステム。